Karakteristik Temperatur dan Aliran Larutan Nutrisi Tanaman Tomat (Lycopersicum Esculentum Mill) Pada Sistem Hidroponik Nutrient Film Technique (Nft)

KARAKTERISTIK TEMPERATUR DAN ALIRAN LARUTAN NUTRISI TANAMAN TOMAT (Lycopersicum esculentum Mill) PADA SISTEM

HIDROPONIK NUTRIENT FILM TECHNIQUE (NFT)

OLEH :

DEWI NURNA WAHYUNININGSIH F14103055

2007

DEPARTEMEN TEKNIK PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

KARAKTERISTIK TEMPERATUR DAN ALIRAN LARUTAN NUTRISI TANAMAN TOMAT (Lycopersicum esculentum Mill) PADA SISTEM

HIDROPONIK NUTRIENT FILM TECHNIQUE (NFT)

SKRIPSI

Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN

Departemen Teknik Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian

Institut Pertanian Bogor

Oleh :

DEWI NURNA WAHYUNININGSIH F14103055

2007

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR

Dewi Nurna Wahyuniningsih. F14103055. Karakteristik Temperatur dan Aliran Larutan Nutrisi Tanaman Tomat (Lycopersicum esculentum Mill) pada Sistem Hidroponik Nutrient Film Technique (NFT). Di bawah bimbingan Herry Suhardiyanto.

RINGKASAN

Budidaya tomat secara hidroponik di dalam greenhouse memungkinkan terciptanya lingkungan tumbuh yang optimum bagi tanaman, karena tanaman mendapatkan air dan nutrisi yang cukup untuk pertumbuhannya dan terlindung dari serangan hama serta penyakit. Nutrient film technique (NFT) adalah metode budidaya yang akar tanamannya berada di lapisan air dangkal tersirkulasi yang mengandung nutrisi sesuai kebutuhan tanaman.

Pengendalian lingkungan dilakukan dengan mempertahankan temperatur di sekitar tanaman tetap pada batas optimum yang sesuai bagi tanaman. Pengendalian temperatur di sekitar tanaman dapat dilakukan dengan menurunkan temperatur daerah perakaran tanaman karena lebih murah dan efektif dibandingkan dengan metode penurunan temperatur lain untuk budidaya tanaman di dalam greenhouse. Besarnya radiasi matahari dan temperatur udara dalam greenhouse mempengaruhi tingginya temperatur larutan nutrisi pada sistem NFT.

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui karakteristik temperatur larutan nutrisi pada sistem hidroponik NFT dari hulu hingga hilir pada tiap tahap pertumbuhan tanaman tomat yang berbeda dan mengetahui pengaruh faktor gesekan terhadap pertumbuhan tanaman.

Pengukuran dilakukan dengan menggunakan peralatan yaitu rumah kaca (greenhouse) model single-span, bedeng tanaman sepanjang 10 meter, termometer bola basah dan bola kering, hybrid recorder type HR 2300 dan termokopel, pyranometer, weather station, dan komputer. Bahan yang digunakan yaitu benih tanaman tomat dan pupuk tanaman.

Pengukuran parameter lingkungan meliputi pengukuran temperatur udara di dalam dan luar greenhouse, temperatur larutan nutrisi sepanjang bedeng tanaman yang tertutup styrofoam dengan titik pengukuran yang terletak di bagian hulu, tengah, dan hilir bedeng, kelembaban udara dalam greenhouse, dan radiasi matahari. Pengukuran dilakukan setiap 10 menit mulai pukul 06:00 hingga pukul 18:00 pada setiap tahap pertumbuhan tanaman yaitu masa vegetatif tanaman (9, 10, 11, 12 hst), masa pembungaan (27, 28, 29 hst), dan masa pembuahan (46, 47, 48 hst).

Pendugaan temperatur larutan nutrisi di bagian hilir dilakukan dengan menggunakan persamaan pindah panas dan menggunakan metode Artificial Neural Network (ANN). Pendugaan dengan metode ANN menggunakan data-data input berupa parameter lingkungan yang berpengaruh terhadap perubahan temperatur larutan nutrisi yaitu, temperatur udara dan radiasi matahari dalam greenhouse, kelembaban udara, temperatur pada bagian dinding bedeng dan styrofoam, temperatur hulu tanaman, dan umur tanaman. Hasil pendugaan kemudian dibandingkan dengan hasil pengukuran.

Temperatur larutan nutrisi pada siang hari dapat mencapai 35 - 36oC. Temperatur udara dalam greenhouse pada siang hari mencapai 36 – 37oC, lebih tinggi 1oC dibandingkan temperatur larutan nutrisi. Hal ini dapat disebabkan

adanya faktor perbedaan fasa zat. Udara berupa gas sehingga jika terjadi perubahan pada lingkungan luar greenhouse, gas akan lebih cepat berubah dibandingkan zat cair.

Pada selang temperatur udara 21.4 – 38.3oC, selang nilai temperatur larutan nutrisi hulu dan hilir dapat mencapai 1 – 4oC. Pada kondisi siang hari, temperatur larutan nutrisi akan meningkat hingga mencapai 1oC setelah melewati bedeng sepanjang 10 m dengan debit 4 liter/menit.

Berdasarkan hasil pengukuran, diketahui bahwa pada selang nilai radiasi matahari sebesar 0 – 288.6 W/m2 besarnya kenaikan perbedaan temperatur hulu dan hilir mencapai 1 – 1.5oC. Pada kondisi siang hari, temperatur larutan nutrisi akan meningkat hingga mencapai 1oC seiring dengan peningkatan radiasi matahari.

Beda pertumbuhan pada akar tanaman dapat dilihat berdasarkan perbedaan besarnya faktor gesekan pada aliran larutan nutrisi di sepanjang bedeng. Semakin tinggi kecepatan aliran larutan maka semakin kecil faktor gesekan yang terjadi antara fluida dengan bedeng.

Temperatur larutan nutrisi di hilir hasil prediksi mendekati hasil pengukuran dengan nilai SEP (Standard Error of Prediction) pada tiap tahap pertumbuhan berturut-turut sebesar 0.329133159, 0.128116256 dan 0.037381985. Pendugaan dengan menggunakan ANN menghasilkan nilai SEP pada tiap tahap pertumbuhan berturut-turut sebesar 0.242046, 0.075269094, 0.064335.

Pendugaan temperatur larutan nutrisi di hilir dengan menggunakan ANN mempunyai tingkat validasi yang lebih tinggi dibandingkan dengan menggunakan pendugaan melalui persamaan pindah panas.

INSTITUT PERTANIAN BOGOR FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

KARAKTERISTIK TEMPERATUR DAN ALIRAN LARUTAN NUTRISI TANAMAN TOMAT (Lycopersicum esculentum Mill) PADA SISTEM

HIDROPONIK NUTRIENT FILM TECHNIQUE (NFT)

SKRIPSI

Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN

Pada Departemen Teknik Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian

Institut Pertanian Bogor

Oleh :

DEWI NURNA WAHYUNININGSIH F14103055

Dilahirkan di Probolinggo pada tanggal 6 Juli 1985 Lulus tanggal : September 2007

Menyetujui Bogor, September 2007

Dr. Ir. Herry Suhardiyanto, M. Sc. Dosen Pembimbing

Mengetahui,

Dr. Ir. Wawan Hermawan, M. S Ketua Departemen Teknik Pertanian

DAFTAR RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Probolinggo, Jawa Timur pada tanggal 6 Juli 1985 sebagai anak kedua dari pasangan Subiyanto dan Wulan Sri Hartati. Penulis mendapatkan pendidikan dasar selama 6 tahun di SD Negeri Tisnonegaran I, Probolinggo. Pada tahun 1997 penulis meneruskan pendidkan menengah di SLTP Negeri 1 Probolinggo dan tamat pada tahun 2000. Kemudian penulis melanjutkan pendidikan tingkat atas selama 3 tahun di SMU Negeri 1 Probolinggo dan tamat pada tahun 2003. Pada tahun tersebut, penulis diterima di Departemen Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI).

Selama 4 tahun, penulis aktif di beberapa kepanitian acara dan aktif dalam Himpunan Profesi Mahasiswa Teknik Pertanian di Departemen Profesi pada tahun kepengurusan 2004 – 2005. Penulis juga menjadi Asisten Praktikum mata kuliah Ilmu ukur Wilayah dan Gambar Teknik pada tahun 2007. selain itu, penulis juga merupakan penerima beasiswa dari Yayasan Supersemar selama periode 2005 – 2007.

Penulis telah melaksanakan kegiatan Praktek Lapangan di Balai Penelitian Tanaman Sayuran Lembang, Bandung, Jawa Barat pada tahun 2006 dengan judul ”Elemen Lingkungan dalam Greenhouse pada Budidaya Tanaman Paprika (Capsicum annum var. grossum) di Balai Penelitian Tanaman Sayuran Lembang, Bandung”.

Sebagai salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Teknologi Pertanian, penulis menyelesaikan tugas akhir skripsi yang berjudul ”Karakteristik Temperatur dan Aliran Larutan Nutrisi Tanaman Tomat (Lycopersicum esculentum Mill) pada Sistem Hidroponik Nutrient Film Technique (NFT)”.

KATA PENGANTAR

Segala puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT, karena atas segalah rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul ”Karakteristik Temperatur dan Aliran Larutan Nutrisi Tanaman Tomat (Lycopersicum esculentum Mill) pada Sistem Hidroponik

Nutrient Film Technique (NFT)”. Skripsi ini merupakan hasil penelitian yang dilakukan penulis sejak bulan April 2007 hingga bulan Agustus 2007.

Selama proses penyelesaian tugas akhir ini penulis banyak mendapatkan bantuan baik secara moril maupun materil. Oleh karena itu, penulis ingin mengucapkan terima kasih dan penghargaan yang sebesar-besarnya kepada :

1. Dr. Ir. Herry Suhardiyanto, M.Sc. selaku dosen pembimbing akademik yang telah banyak memberikan bimbingan, arahan, masukan, dan motivasi kepada penulis.

2. Dr. Ir. Leopold O. Nelwan, M.Si. dan Yudi Chadirin, S.TP, M.Agr selaku dosen penguji atas saran-saran yang diberikan kepada penulis.

3. Ayah dan Ibu serta kakak tercinta, atas segala dukungan baik moril maupun materil, doa, dan kasih sayang yang selalu dicurahkan kepada penulis.

4. Pak Ahmad, Pak Harto dan Mas Firman yang telah membantu penulis selama penelitian.

5. Hani, Hanida, Gytha, Dela, Puspita Crew (Kaltika, Amna, Eka, Wilis, Dyah, Veve) atas segala kebersamaan serta kebahagiaan yang kita rasakan tiap hari.

6. Teman-teman seperjuangan : Murni, Sari, Shinta, Yuni, Rena, Gia dan semua pihak yang terkait dengan Leuwikopo, terima kasih atas segala bantuan, dukungan, dan kebersamaan selama penelitian berlangsung. 7. Teman-teman LBP (Murni, Sari, Kindi, Ali, Iin, Eka, Shinta, Yuni, Anne,

Haely, Yulis, Yanu, Tari, Irawan, Fuad, Uki), TEP’40, Salman, Sujai Kos atas bantuan yang diberikan kepada penulis.

8. Semua pihak yang telah banyak membantu penulis selama penelitian yang tidak bisa disebutkan satu persatu.

Penulis menyadari bahwa dalam penulisan tugas akhir skripsi ini masih terdapat banyak kekurangan. Oleh karena itu, saran dan kritik dari pembaca sangat penulis harapkan untuk perbaikan di masa mendatang.

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ... i

DAFTAR ISI ... iii

DAFTAR GAMBAR ... v

DAFTAR TABEL ... vii

DAFTAR LAMPIRAN ... viii

DAFTAR SIMBOL ... ix

BAB I. PENDAHULUAN ... 1

1.1. Latar Belakang ... 1

1.2. Tujuan ... 2

BAB II. TINJAUAN PUSTAKA ... 3

2.1. Radiasi Matahari ... 3

2.2. Temperatur ... 4

2.3. Rumah Kaca (Greenhouse) ... 5

2.4. Tomat (Lycopersicum esculentum Mill) ... 6

2.5. Sistem Hidroponik NFT (Nutrient Film Technique) ... 6

2.6. Prinsip-prinsip Pindah Panas ... 8

2.7. Artificial Neural Network (ANN) ... 10

BAB III. METODE PENELITIAN ... 15

3.1. Waktu dan Tempat ... 15

3.2. Bahan dan Alat ... 15

3.3. Metode Penelitian ... 17

BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ... 28

4.1. Temperatur Udara di dalam dan di luar Greenhouse ... 28

4.2. Temperatur Larutan Nutrisi pada Bedeng Tanaman ... 30

4.3. Pengaruh Temperatur Udara dalam Greenhouse dan Radiasi Matahari terhadap Perubahan Temperatur Hulu-Hilir Larutan Nutrisi ... 32

4.4. Faktor Gesekan pada Aliran Larutan Nutrisi ... 36

4.5. Prediksi Temperatur Hilir Berdasarkan Persamaan Pindah Panas ... 37

4.6. Pendugaan Temperatur Hilir Menggunakan

Artificial Neural Network ... 40

BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN ... 45

5.1. Kesimpulan ... 45

5.2. Saran ... 45

KARAKTERISTIK TEMPERATUR DAN ALIRAN LARUTAN NUTRISI TANAMAN TOMAT (Lycopersicum esculentum Mill) PADA SISTEM

HIDROPONIK NUTRIENT FILM TECHNIQUE (NFT)

OLEH :

DEWI NURNA WAHYUNININGSIH F14103055

2007

DEPARTEMEN TEKNIK PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

KARAKTERISTIK TEMPERATUR DAN ALIRAN LARUTAN NUTRISI TANAMAN TOMAT (Lycopersicum esculentum Mill) PADA SISTEM

HIDROPONIK NUTRIENT FILM TECHNIQUE (NFT)

SKRIPSI

Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN

Departemen Teknik Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian

Institut Pertanian Bogor

Oleh :

DEWI NURNA WAHYUNININGSIH F14103055

2007

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR

Dewi Nurna Wahyuniningsih. F14103055. Karakteristik Temperatur dan Aliran Larutan Nutrisi Tanaman Tomat (Lycopersicum esculentum Mill) pada Sistem Hidroponik Nutrient Film Technique (NFT). Di bawah bimbingan Herry Suhardiyanto.

RINGKASAN

Budidaya tomat secara hidroponik di dalam greenhouse memungkinkan terciptanya lingkungan tumbuh yang optimum bagi tanaman, karena tanaman mendapatkan air dan nutrisi yang cukup untuk pertumbuhannya dan terlindung dari serangan hama serta penyakit. Nutrient film technique (NFT) adalah metode budidaya yang akar tanamannya berada di lapisan air dangkal tersirkulasi yang mengandung nutrisi sesuai kebutuhan tanaman.

Pengendalian lingkungan dilakukan dengan mempertahankan temperatur di sekitar tanaman tetap pada batas optimum yang sesuai bagi tanaman. Pengendalian temperatur di sekitar tanaman dapat dilakukan dengan menurunkan temperatur daerah perakaran tanaman karena lebih murah dan efektif dibandingkan dengan metode penurunan temperatur lain untuk budidaya tanaman di dalam greenhouse. Besarnya radiasi matahari dan temperatur udara dalam greenhouse mempengaruhi tingginya temperatur larutan nutrisi pada sistem NFT.

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui karakteristik temperatur larutan nutrisi pada sistem hidroponik NFT dari hulu hingga hilir pada tiap tahap pertumbuhan tanaman tomat yang berbeda dan mengetahui pengaruh faktor gesekan terhadap pertumbuhan tanaman.

Pengukuran dilakukan dengan menggunakan peralatan yaitu rumah kaca (greenhouse) model single-span, bedeng tanaman sepanjang 10 meter, termometer bola basah dan bola kering, hybrid recorder type HR 2300 dan termokopel, pyranometer, weather station, dan komputer. Bahan yang digunakan yaitu benih tanaman tomat dan pupuk tanaman.

Pengukuran parameter lingkungan meliputi pengukuran temperatur udara di dalam dan luar greenhouse, temperatur larutan nutrisi sepanjang bedeng tanaman yang tertutup styrofoam dengan titik pengukuran yang terletak di bagian hulu, tengah, dan hilir bedeng, kelembaban udara dalam greenhouse, dan radiasi matahari. Pengukuran dilakukan setiap 10 menit mulai pukul 06:00 hingga pukul 18:00 pada setiap tahap pertumbuhan tanaman yaitu masa vegetatif tanaman (9, 10, 11, 12 hst), masa pembungaan (27, 28, 29 hst), dan masa pembuahan (46, 47, 48 hst).

Pendugaan temperatur larutan nutrisi di bagian hilir dilakukan dengan menggunakan persamaan pindah panas dan menggunakan metode Artificial Neural Network (ANN). Pendugaan dengan metode ANN menggunakan data-data input berupa parameter lingkungan yang berpengaruh terhadap perubahan temperatur larutan nutrisi yaitu, temperatur udara dan radiasi matahari dalam greenhouse, kelembaban udara, temperatur pada bagian dinding bedeng dan styrofoam, temperatur hulu tanaman, dan umur tanaman. Hasil pendugaan kemudian dibandingkan dengan hasil pengukuran.

Temperatur larutan nutrisi pada siang hari dapat mencapai 35 - 36oC. Temperatur udara dalam greenhouse pada siang hari mencapai 36 – 37oC, lebih tinggi 1oC dibandingkan temperatur larutan nutrisi. Hal ini dapat disebabkan

adanya faktor perbedaan fasa zat. Udara berupa gas sehingga jika terjadi perubahan pada lingkungan luar greenhouse, gas akan lebih cepat berubah dibandingkan zat cair.

Pada selang temperatur udara 21.4 – 38.3oC, selang nilai temperatur larutan nutrisi hulu dan hilir dapat mencapai 1 – 4oC. Pada kondisi siang hari, temperatur larutan nutrisi akan meningkat hingga mencapai 1oC setelah melewati bedeng sepanjang 10 m dengan debit 4 liter/menit.

Berdasarkan hasil pengukuran, diketahui bahwa pada selang nilai radiasi matahari sebesar 0 – 288.6 W/m2 besarnya kenaikan perbedaan temperatur hulu dan hilir mencapai 1 – 1.5oC. Pada kondisi siang hari, temperatur larutan nutrisi akan meningkat hingga mencapai 1oC seiring dengan peningkatan radiasi matahari.

Beda pertumbuhan pada akar tanaman dapat dilihat berdasarkan perbedaan besarnya faktor gesekan pada aliran larutan nutrisi di sepanjang bedeng. Semakin tinggi kecepatan aliran larutan maka semakin kecil faktor gesekan yang terjadi antara fluida dengan bedeng.

Temperatur larutan nutrisi di hilir hasil prediksi mendekati hasil pengukuran dengan nilai SEP (Standard Error of Prediction) pada tiap tahap pertumbuhan berturut-turut sebesar 0.329133159, 0.128116256 dan 0.037381985. Pendugaan dengan menggunakan ANN menghasilkan nilai SEP pada tiap tahap pertumbuhan berturut-turut sebesar 0.242046, 0.075269094, 0.064335.

Pendugaan temperatur larutan nutrisi di hilir dengan menggunakan ANN mempunyai tingkat validasi yang lebih tinggi dibandingkan dengan menggunakan pendugaan melalui persamaan pindah panas.

INSTITUT PERTANIAN BOGOR FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

KARAKTERISTIK TEMPERATUR DAN ALIRAN LARUTAN NUTRISI TANAMAN TOMAT (Lycopersicum esculentum Mill) PADA SISTEM

HIDROPONIK NUTRIENT FILM TECHNIQUE (NFT)

SKRIPSI

Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN

Pada Departemen Teknik Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian

Institut Pertanian Bogor

Oleh :

DEWI NURNA WAHYUNININGSIH F14103055

Dilahirkan di Probolinggo pada tanggal 6 Juli 1985 Lulus tanggal : September 2007

Menyetujui Bogor, September 2007

Dr. Ir. Herry Suhardiyanto, M. Sc. Dosen Pembimbing

Mengetahui,

Dr. Ir. Wawan Hermawan, M. S Ketua Departemen Teknik Pertanian

DAFTAR RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Probolinggo, Jawa Timur pada tanggal 6 Juli 1985 sebagai anak kedua dari pasangan Subiyanto dan Wulan Sri Hartati. Penulis mendapatkan pendidikan dasar selama 6 tahun di SD Negeri Tisnonegaran I, Probolinggo. Pada tahun 1997 penulis meneruskan pendidkan menengah di SLTP Negeri 1 Probolinggo dan tamat pada tahun 2000. Kemudian penulis melanjutkan pendidikan tingkat atas selama 3 tahun di SMU Negeri 1 Probolinggo dan tamat pada tahun 2003. Pada tahun tersebut, penulis diterima di Departemen Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI).

Selama 4 tahun, penulis aktif di beberapa kepanitian acara dan aktif dalam Himpunan Profesi Mahasiswa Teknik Pertanian di Departemen Profesi pada tahun kepengurusan 2004 – 2005. Penulis juga menjadi Asisten Praktikum mata kuliah Ilmu ukur Wilayah dan Gambar Teknik pada tahun 2007. selain itu, penulis juga merupakan penerima beasiswa dari Yayasan Supersemar selama periode 2005 – 2007.

Penulis telah melaksanakan kegiatan Praktek Lapangan di Balai Penelitian Tanaman Sayuran Lembang, Bandung, Jawa Barat pada tahun 2006 dengan judul ”Elemen Lingkungan dalam Greenhouse pada Budidaya Tanaman Paprika (Capsicum annum var. grossum) di Balai Penelitian Tanaman Sayuran Lembang, Bandung”.

Sebagai salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Teknologi Pertanian, penulis menyelesaikan tugas akhir skripsi yang berjudul ”Karakteristik Temperatur dan Aliran Larutan Nutrisi Tanaman Tomat (Lycopersicum esculentum Mill) pada Sistem Hidroponik Nutrient Film Technique (NFT)”.

KATA PENGANTAR

Segala puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT, karena atas segalah rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul ”Karakteristik Temperatur dan Aliran Larutan Nutrisi Tanaman Tomat (Lycopersicum esculentum Mill) pada Sistem Hidroponik

Nutrient Film Technique (NFT)”. Skripsi ini merupakan hasil penelitian yang dilakukan penulis sejak bulan April 2007 hingga bulan Agustus 2007.

Selama proses penyelesaian tugas akhir ini penulis banyak mendapatkan bantuan baik secara moril maupun materil. Oleh karena itu, penulis ingin mengucapkan terima kasih dan penghargaan yang sebesar-besarnya kepada :

1. Dr. Ir. Herry Suhardiyanto, M.Sc. selaku dosen pembimbing akademik yang telah banyak memberikan bimbingan, arahan, masukan, dan motivasi kepada penulis.

2. Dr. Ir. Leopold O. Nelwan, M.Si. dan Yudi Chadirin, S.TP, M.Agr selaku dosen penguji atas saran-saran yang diberikan kepada penulis.

3. Ayah dan Ibu serta kakak tercinta, atas segala dukungan baik moril maupun materil, doa, dan kasih sayang yang selalu dicurahkan kepada penulis.

4. Pak Ahmad, Pak Harto dan Mas Firman yang telah membantu penulis selama penelitian.

5. Hani, Hanida, Gytha, Dela, Puspita Crew (Kaltika, Amna, Eka, Wilis, Dyah, Veve) atas segala kebersamaan serta kebahagiaan yang kita rasakan tiap hari.

6. Teman-teman seperjuangan : Murni, Sari, Shinta, Yuni, Rena, Gia dan semua pihak yang terkait dengan Leuwikopo, terima kasih atas segala bantuan, dukungan, dan kebersamaan selama penelitian berlangsung. 7. Teman-teman LBP (Murni, Sari, Kindi, Ali, Iin, Eka, Shinta, Yuni, Anne,

Haely, Yulis, Yanu, Tari, Irawan, Fuad, Uki), TEP’40, Salman, Sujai Kos atas bantuan yang diberikan kepada penulis.

8. Semua pihak yang telah banyak membantu penulis selama penelitian yang tidak bisa disebutkan satu persatu.

Penulis menyadari bahwa dalam penulisan tugas akhir skripsi ini masih terdapat banyak kekurangan. Oleh karena itu, saran dan kritik dari pembaca sangat penulis harapkan untuk perbaikan di masa mendatang.

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ... i

DAFTAR ISI ... iii

DAFTAR GAMBAR ... v

DAFTAR TABEL ... vii

DAFTAR LAMPIRAN ... viii

DAFTAR SIMBOL ... ix

BAB I. PENDAHULUAN ... 1

1.1. Latar Belakang ... 1

1.2. Tujuan ... 2

BAB II. TINJAUAN PUSTAKA ... 3

2.1. Radiasi Matahari ... 3

2.2. Temperatur ... 4

2.3. Rumah Kaca (Greenhouse) ... 5

2.4. Tomat (Lycopersicum esculentum Mill) ... 6

2.5. Sistem Hidroponik NFT (Nutrient Film Technique) ... 6

2.6. Prinsip-prinsip Pindah Panas ... 8

2.7. Artificial Neural Network (ANN) ... 10

BAB III. METODE PENELITIAN ... 15

3.1. Waktu dan Tempat ... 15

3.2. Bahan dan Alat ... 15

3.3. Metode Penelitian ... 17

BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ... 28

4.1. Temperatur Udara di dalam dan di luar Greenhouse ... 28

4.2. Temperatur Larutan Nutrisi pada Bedeng Tanaman ... 30

4.3. Pengaruh Temperatur Udara dalam Greenhouse dan Radiasi Matahari terhadap Perubahan Temperatur Hulu-Hilir Larutan Nutrisi ... 32

4.4. Faktor Gesekan pada Aliran Larutan Nutrisi ... 36

4.5. Prediksi Temperatur Hilir Berdasarkan Persamaan Pindah Panas ... 37

4.6. Pendugaan Temperatur Hilir Menggunakan

Artificial Neural Network ... 40

BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN ... 45

5.1. Kesimpulan ... 45

5.2. Saran ... 45

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1. Arsitektur Multilayers Feedforward Neural Networks ... 12

Gambar 2. Greenhouse tempat penelitian ... 15

Gambar 3. Bedeng tanaman sepanjang 10 m ... 16

Gambar 4. Hybrid Recorder merk Yokogawa type HR2300 ... 17

Gambar 5. Penampang aliran larutan nutrisi pada bedeng ... 20

Gambar 6. Diagram alir menghitung temperatur hilir larutan nutrisi ... 25

Gambar 7. Diagram alir menghitung koefisien konveksi styrofoam-air (lanjutan) ... 26

Gambar 8. Diagram alir menghitung koefisien konveksi bedeng-air (lanjutan) ... 27

Gambar 9. Grafik pengaruh radiasi matahari terhadap temperatur udara di dalam dan di luar greenhouse ... 28

Gambar 10. Grafik hubungan antara temperatur udara dengan kelembaban udara dalam greenhouse ... 29

Gambar 11. Grafik radiasi matahari dan suhu dalam greenhouse terhadap suhu larutan nutrisi ... 30

Gambar 12. Grafik distribusi temperatur larutan nutrisi di sepanjang bedeng pada tiap tahap umur tanaman ... 31

Gambar 13. Grafik pengaruh temperatur udara terhadap perbedaan temperatur hulu hilir larutan pada umur tanaman 11 hst ... 32

Gambar 14. Grafik pengaruh temperatur udara terhadap perbedaan temperatur larutan nutrisi di bagian hulu-hilir pada umur tanaman 28 hst ... 33

Gambar 15. Grafik pengaruh temperatur udara terhadap perbedaan temperatur larutan nutrisi di bagian hulu-hilir pada umur tanaman 46 hst ... 33

Gambar 16. Grafik pengaruh radiasi matahari terhadap perbedaan temperatur hulu hilir larutan pada umur tanaman 9 hst ... 34

Gambar 17. Grafik pengaruh radiasi matahari terhadap perbedaan temperatur hulu hilir larutan pada umur tanaman 27 hst ... 35

Gambar 18. Grafik pengaruh radiasi matahari terhadap perbedaan

temperatur hulu hilir larutan pada umur tanaman 46 hst ... 35 Gambar 19. Grafik hubungan kecepatan aliran dengan besarnya

faktor gesekan pada umur tanaman 60 hst ... 37 Gambar 20. Grafik temperatur larutan nutrisi di hilir hasil pengukuran

dan hasil prediksi terhadap waktu pada

tanggal 15 Mei 2007 ... 38 Gambar 21. Grafik temperatur larutan nutrisi di hilir hasil pengukuran

dan hasil prediksi terhadap waktu pada

tanggal 3 Juli 2007 ... 39 Gambar 22. Grafik temperatur larutan nutrisi di hilir hasil pengukuran

dan hasil prediksi terhadap waktu pada

tanggal 22 Juli 2007 ... 38 Gambar 23. Grafik temperatur larutan nutrisi di hilir hasil pengukuran

terhadap temperatur larutan nutrisi di hilir hasil prediksi ... 40 Gambar 24. Grafik hubungan antara hasil pengukuran dan

hasil pendugaan dengan ANN terhadap 86 set data

validasi pada fase vegetatif ... 42 Gambar 25. Grafik hubungan antara hasil pengukuran dan

hasil pendugaan dengan ANN terhadap 65 set data

validasi pada fase pembungaan ... 43 Gambar 26. Grafik hubungan antara hasil pengukuran dan

hasil pendugaan dengan ANN terhadap 68 set data

DAFTAR TABEL

Tabel 1. Banyaknya bahan mineral (gram) yang harus dilarutkan

dalam 45 liter air untuk menghasilkan larutan stok ... 18 Tabel 2. Ikhtisar persamaan-persamaan yang digunakan dalam

perpindahan panas konveksi paksa di dalam saluran ... 21 Tabel 3. Persamaan universal untuk memperoleh faktor gesekan

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1. Data hasil pengukuran temperatur ... 48 Lampiran 2. Data Radiasi Matahari 14 – 17 Mei 2007,

1 – 3 Juli 2007, 20 – 22 Juli 2007 ... 53 Lampiran 3. Data kelembaban udara dalam greenhouse tanggal

14 – 17 Mei 2007, 1 – 3 Juli 2007, 20 – 22 Juli 2007 ... 55 Lampiran 4. Data training fase vegetatif ... 56 Lampiran 5. Data validasi fase vegetatif ... 60 Lampiran 6. Pembobot fase vegetatif pada iterasi 119600 ... 62 Lampiran 7. Hasil training fase vegetatif ... 63 Lampiran 8. Hasil validasi fase vegetatif ... 65 Lampiran 9. Data training fase pembungaan ... 66 Lampiran 10. Data validasi fase pembungaan ... 69 Lampiran 11. Pembobot fase pembungaan pada iterasi 986500 ... 71 Lampiran 12. Hasil training fase pembungaan ... 72 Lampiran 13. Hasil validasi fase pembungaan ... 74 Lampiran 14. Data training fase pembuahan ... 75 Lampiran 15. Data validasi fase pembuahan ... 78 Lampiran 16. Pembobot fase pembuahan pada iterasi 1397500 ... 80 Lampiran 17. Hasil training fase pembuahan ... 81 Lampiran 18. Hasil validasi fase pembuahan ... 83 Lampiran 19. Hasil prediksi temperatur hilir tanggal 3 Juli 2007 ... 84 Lampiran 20. Program untuk menentukan temperatur hilir ... 86

DAFTAR SIMBOL A = Luas penampang bedeng (m2)

Ast = Luas permukaan styrofoam (m2)

Ab = Luas permukaan bedeng kayu (m2)

Cp = Kalor jenis (J/kg/K)

Dh = Jari-jari hidrolik = Luas irisan/keliling basah DT = Selisih temperatur hilir – hulu (oC)

DTU = Selisih temperatur hilir – hulu hasil pengukuran

Fr = Faktor gesekan antara fluida dengan dinding pipa (N/m2) g = Percepatan gravitasi (m/detik2)

h = Koefisien konveksi (W/m2/K) hL = Head loss (m)

kst = Konduktivitas termal bahan styrofoam (W/m/K)

kb = Konduktivitas termal bahan kayu (W/m/K)

L = Panjang bedeng (m) Lst = Tebal styrofoam (m)

Lb = Tebal kayu (m)

Lp = Keliling basah bedeng (m) = Laju aliran massa (kg/det)

Nu = Bilangan Nusselt = h x/k, Nux harga Nusselt di titik x Pr = Bilangan Prandtl = Cp μ/k

ρ = Kerapatan (kg/m3) Q = Debit aliran (m3/detik)

Re = Bilangan Reynold = ρ V Dh/μ St = Bilangan Stanton = Fr/8

σ = Tegangan geser pada dinding pipa = ρ g hL Dh/L T = Suhu (oC)

Tair = Suhu larutan nutrisi = (Thilir + Thulu)/2

Thilir = Suhu larutan di hilir (oC)

Thulu = Suhu larutan di hulu (oC) m&

Tst = Suhu permukaan styrofoam (oC)

Tb = Suhu permukaan bedeng kayu (oC)

U = Konduktivitas termal keseluruhan (W/m2/K)

Ust = Konduktivitas termal keseluruhan pada styrofoam (W/m2/K)

Ub = Konduktivitas termal keseluruhan pada bedeng (W/m2/K) μb/μs = Perbandingan viskositas bulk terhadap viskositas fluida V = Kecepatan aliran fluida (m/detik)

W = Lebar bedeng

I. PENDAHULUAN 1.1 LATAR BELAKANG

Tanaman dapat tumbuh dan berkembang dengan baik karena adanya lingkungan tumbuh yang sesuai bagi pertumbuhannya. Untuk menciptakan lingkungan tumbuh yang optimal bagi tanaman, perlu dilakukan pengendalian faktor-faktor lingkungan seperti temperatur udara, kelembaban udara, intensitas cahaya, temperatur dan kelembaban media tanam, dan ketersediaan unsur hara. Salah satu cara pengendalian lingkungan yaitu dengan penggunaan rumah kaca (greenhouse) yang berfungsi melindungi tanaman dari hujan secara langsung dan serangan hama serta penyakit. Akan tetapi, penggunaan rumah kaca (greenhouse) akan meningkatkan temperatur udara di dalamnya dan dapat mempengaruhi pertumbuhan tanaman.

Pengendalian lingkungan di dalam rumah kaca (greenhouse) bertujuan untuk meningkatkan produktivitas serta kualitas tanaman. Pengendalian lingkungan dapat dilakukan dengan mengatur temperatur, kelembaban, kondisi larutan nutrisi, dan intensitas cahaya tetap dalam kisaran optimum bagi tanaman. Salah satunya dengan menerapkan sistem hidroponik pada budidaya tanaman yaitu sistem hidroponik Nutrient Film Technique (NFT).

Nutrient Film Technique merupakan salah satu cara bertanam dimana akar tanaman berada dalam aliran larutan nutrisi. Aliran nutrisi membentuk lapisan tipis sehingga hanya mengenai bagian akar tanaman saja. Lapisan tipis ini terbentuk akibat kemiringan bedeng yang telah diatur. Penerapan NFT pada budidaya tomat (Lycopersicum esculentum Mill) bertujuan untuk meningkatkan kuantitas serta kualitas produksi tomat.

Budidaya tomat secara hidroponik di dalam greenhouse memungkinkan terciptanya lingkungan tumbuh yang optimum bagi tanaman, karena tanaman mendapatkan air dan nutrisi yang cukup untuk pertumbuhannya dan terlindung dari serangan hama serta penyakit. Oleh karena itu, perlu dilakukan pengendalian lingkungan yang tepat seperti pengaturan temperatur, kelembaban udara, serta intensitas cahaya yang optimum bagi tanaman.

Radiasi matahari yang masuk ke dalam greenhouse menyebabkan temperatur dalam ruangan menjadi tinggi. Hal ini juga menyebabkan temperatur di sekitar tanaman akan meningkat seperti temperatur media tanam. Pengendalian lingkungan dilakukan dengan mempertahankan temperatur tersebut tetap pada batas optimum yang sesuai bagi tanaman. Pada sistem hidroponik NFT, larutan nutrisi sebagai media tanam tomat juga akan mengalami perubahan temperatur. Larutan nutrisi yang dialirkan melalui tangki dan melewati pipa penyaluran kemudian diberikan pada tanaman dengan cara dialirkan melalui bedeng akan mengalami proses pindah panas.

1.2 TUJUAN

1. Mempelajari pengaruh temperatur udara serta radiasi matahari terhadap perubahan temperatur hilir-hulu bedeng pada beberapa tahap pertumbuhan tanaman tomat.

2. Mempelajari proses pindah panas pada aliran larutan nutrisi dalam bedeng. 3. Memprediksi temperatur larutan nutrisi dalam bedeng dengan

menggunakan persamaan-persamaan pindah panas.

4. Melakukan training dengan Artificial Neural Network (ANN) untuk memprediksi temperatur larutan nutrisi berdasarkan data-data input.

5. Melakukan validasi hubungan antara hasil pengukuran dengan hasil simulasi komputer dan hasil pendugaan dengan Artificial Neural Network (ANN).

6. Mengetahui pengaruh faktor gesekan pada aliran larutan nutrisi di sepanjang bedeng.

II. TINJAUAN PUSTAKA 2.1RADIASI MATAHARI

Energi panas surya merupakan faktor yang sangat penting dalam lingkungan rumah kaca. Tanaman sangat bergantung sepenuhnya pada radiasi matahari untuk kebutuhan energi bagi pertumbuhan tanaman. Pada proses fotosintesis, energi matahari diubah menjadi ikatan kimia karbohidrat dan senyawa organik lainnya. Hal ini sangat mempengaruhi hasil dan kualitas tanaman.

Radiasi matahari juga berpengaruh terhadap perkembangan morfologi tanaman. Semakin banyak energi matahari yang diserap akan berpengaruh terhadap perkembangan akar tanaman. Daun pada tanaman yang tumbuh di daerah penuh cahaya akan lebih tebal dan sempit dibandingkan tanaman yang tumbuh di tempat naungan (Mastalerz, 1975).

Cahaya yang dianggap sebagai energi, mencapai masukan (input) maksimum pada hari-hari tanpa awan dengan bahan-bahan (partikulat) dan uap air dalam jumlah minimum di dalam atmosfer, dan ketika matahari sedang barada pada kedudukan di zenith (Fitter dan Hay, 1991).

Rumah kaca di daerah subtropik dikonstruksikan untuk mendapatkan jumlah cahaya yang maksimum sehingga tanaman akan mendapatkan jumlah energi yang cukup untuk menghasilkan makanan dalam proses fotosintesis. Selain itu beberapa bagian tertentu dari cahaya berubah dari cahaya menjadi energi panas ketika kontak dengan tanaman, tanah dan perlengkapan lain dalam rumah kaca. Kurang lebih setengah dari total energi matahari yang mencapai permukaan bumi adalah radiasi infra merah dari λ 760 – 2300 nm, dimana radiasi tersebut tidak dapat dibedakan oleh mata.

Beberapa dari sinar infra merah tersebut diabsorbsi melalui udara atau obyek lain, sebagian diteruskan dan dipantulkan. Sinar infra merah yang mencapai kaca diserap atau diabsorbsi, menyebabkan penambahan panas terus-menerus dalam rumah kaca selama siang hari (Kenhard dan Nelson, 1973 dalam Kuncoro, 1998).

Atap greenhouse yang terbuat dari kaca dapat mentransmisikan sebesar 90% dari keseluruhan radiasi yang jatuh ke permukaan atap. Hampir seluruhnya diubah ke dalam bentuk panas sensibel dan panas dari evaporasi yang tidak dapat kembali lagi melalui atap dan terperangkap di dalam greenhouse (Went, 1957).

Kerapatan pengaliran radiasi di bawah kanopi pohon-pohonan dan kanopi semak dapat mencapai serendah 1 % dari tingkat keadaan di tempat terbuka, di bawah kanopi herba bahkan akan lebih rendah lagi (Fitter dan Hay, 1991).

2.2TEMPERATUR

Temperatur mempengaruhi kelarutan berbagai zat, kecepatan reaksi, kestabilan sistem enzim, kesetimbangan berbagai sistem lain, dan persenyawaan. Sejumlah proses pertumbuhan mempunyai hubungan kuantitatif dengan suhu, diantaranya respirasi, sebagian reaksi fotosintesis, gejala pematangan, dormansi, pembungaan, dan pembentukan buah (Harjadi, 1984).

Tidak seperti hewan yang bersifat homeothermic, tanaman tingkat tinggi tidak mampu mempertahankan sel-sel dan jaringan-jaringannya pada suatu temperatur optimum yang konstan dan karena itu daun, batang dan akarnya biasanya berada dalam kisaran beberapa derajat dari temperatur udara dan tanah di sekelilingnya. Karena hal tersebut, pertumbuhan dan metabolisme tanaman sangat dipengaruhi oleh perubahan temperatur lingkungan (Fitter dan Hay, 1991).

Pendinginan-pendinginan tanaman subtropis dan tropis sampai pada kisaran temperatur 0 – 10 oC cenderung menyebabkan penurunan aktivitas proses metabolisme dengan sangat cepat (terutama respirasi) dan dapat menyebabkan kerusakan yang sangat membahayakan dan kematian di dalam beberapa jam atau hari (Larcher et al., 1973 dalam Fitter dan Hay 1991).

Menurut Levitt (1972), perkembangan kerusakan jaringan yang cepat mengingatkan bahwa pengaruh utama temperatur yang tinggi adalah gangguan terhadap metabolisme sel, mungkin karena denaturasi protein, produksi zat-zat beracun atau kerusakan membran (Fitter dan Hay, 1991).

Matahari merupakan sumber panas yang baik bagi tanaman selama proses pemanasan di dalam greenhouse. Selama adanya radiasi, temperatur tanaman akan naik lebih cepat dari temperatur udara karena warna penyerap panas pada tanaman lebih terang daripada udara. Saat radiasi mulai berkurang, temperatur tanaman turun lebih cepat dari temperatur udara dan kehilangan panas dari tanaman ke udara lingkungan terjadi terus-menerus sampai mencapai keseimbangan (Nelson, 1973).

Alasan mendasar dalam penggunaan grenhouse adalah untuk mengontrol temperatur di sekitar tanaman itu tumbuh. Pemanasan dalam greenhouse terjadi karena 2 hal yaitu terjadinya efek rumah kaca di dalam greenhouse dan karena struktur greenhouse yang merupakan ruangan tertutup. Meluasnya kenaikan temperatur di dalam greenhouse diatas ambang level dapat diperkirakan dari jumlah energi radiasi matahari yang ditransmisikan melalui bahan penutup greenhouse (Mastalerz, 1975).

2.3RUMAH KACA (GREENHOUSE)

Rumah kaca atau greenhouse merupakan suatu bangunan yang memiliki struktur atap dan dinding yang bersifat tembus cahaya, memungkinkan cahaya yang dibutuhkan tanaman bisa masuk dan tanaman terhindar dari kondisi lingkungan yang tidak menguntungkan antara lain curah hujan yang deras, tiupan angin yang kencang, atau keadaan suhu yang terlalu rendah atau terlalu tinggi, sehingga dapat menghambat pertumbuhan tanaman (Nelson, 1981). Istilah greenhouse berasal dari kata ”green” yang berarti hijau dan ”house” yang berarti rumah. Oleh sebab itu istilah greenhouse biasa diterjemahkan sebagai rumah hijau karena kondisi di dalamnya yang selalu terlihat hijau oleh tanaman di sepanjang waktu.

Lain halnya dengan di Indonesia, seperti di daerah tropis lainnya sinar matahari merupakan faktor iklim yang paling destruktif terhadap tanaman. Dengan demikian fungsi greenhouse di Indonesia lebih ditekankan sebagai sarana pelindung tanaman terhadap iklim, terutama mengurangi intensitas sinar matahari, terpaan curah hujan dan mengurangi intensitas serangan hama penyakit (Widyastuti, 1995 dalam Suprayogi, 1998)

Greenhouse yang sederhana dengan ventilasi di bagian atas dan samping akan mengalirkan udara dalam jumlah yang banyak ketika bagian ventilasinya terbuka dan ketika radiasi dalam jumlah yang cukup dapat masuk ke dalamnya (Went, 1957).

Bahan yang sangat fleksibel seperti plastic films, termasuk polyethylene, polyester, dan polyvinyl chloride, telah banyak digunakan sebagai bahan penutup greenhouse (Nelson, 1981).

Pemilihan bentuk rumah kaca tergantung pada keadaan lingkungan dan jenis tanaman yang dibudidayakan (I Wayan Tika, 1986).

2.4TOMAT (Lycopersicum esculentum Mill)

Tomat adalah sayuran Solanaceae yang paling luas ditanam. Tomat biasanya tanaman setahun di wilayah iklim dingin atau tanaman berumur pendek di daerah tropika. Tanaman ini tumbuh dengan tinggi 0,5-2,0 m dengan batang padat dan gemuk. Akar tunggang biasanya kuat dan dalam; beberapa spesies kadang-kadang mencapai kedalaman 3 m. Kelenjar bulu kecil yang terdapat pada batang, daun, dan tangkai bunga memiliki bau tajam. Daun tomat adalah majemuk menyirip, bergerigi kasar, dan seringkali keriting, tetapi kadang juga rata.

Saat masa perkecambahan, suhu optimum bagi tanaman tomat cenderung tinggi yaitu sekitar 26 oC. Pada suhu tersebut, benih yang ditanam di kedalaman 1 cm, akan muncul ke permukaan 4 – 5 hari setelah benih ditebar. Pertumbuhan yang cepat diperoleh saat suhu berkisar 26 oC saat siang hari dan 20 oC saat malam hari (Rubatzky, 1999).

Ketika tomat ditanam di media yang porous, seperti vermiculite atau kerikil atau campuran media yang bervolume sama seperti keduanya, dapat tumbuh normal walaupun tempat tanamnya sangat kecil (Went, 1957).

2.5SISTEM HIDROPONIK NFT (NUTRIENT FILM TECHNIQUE)

Hidroponik adalah budidaya tanaman dengan menggunakan larutan nutrisi (air yang mengandung pupuk) baik dengan atau tanpa menggunakan media

buatan (rockwool, pasir, batu kerikil, perlite, dan lain-lain) untuk mendukung agar tanaman dapat tegak berdiri (Chadirin, 2006).

Prinsip dasar budidaya tanaman secara hidroponik adalah suatu upaya merekayasa alam dengan menciptakan dan mengatur suatu kondisi lingkungan yang ideal bagi perkembangan dan pertumbuhan tanaman sehingga ketergantungan tanaman terhadap alam dapat dikendalikan. Rekayasa faktor lingkungan yang paling menonjol pada hidroponik adalah dalam hal penyediaan nutrisi yang diperlukan tanaman dalam jumlah yang tepat dan mudah diserap oleh tanaman. Untuk memenuhi kebutuhan sinar matahari dan kelembaban udara yang diperlukan tanaman, perlu dibangun greenhouse yang berfungsi untuk mengatur suhu dan kelembaban udara yang sesuai dengan kebutuhan tanaman.

Tanaman yang dibudidayakan secara hidroponik dapat tumbuh dengan baik, jika daerah perakarannya memperoleh cukup udara, air, dan hara. Hal tersebut dapat terpenuhi jika dekomposisi akar yang mati oleh bakteri aerob berjalan lancar, pembuangan CO2 hasil dari pernapasan akar dan bakteri di

daerah perakaran berlangsung dengan baik, suhu lingkungan terjaga, penopangan akar pada media tanam cukup kuat sehingga tanaman dapat tumbuh tegak, dan tanaman bebas dari hama penyakit (Lingga, 1987 dalam Budhi 2004).

Nutrient Film Technique (NFT) adalah metode budidaya yang akar tanamannya berada di lapisan air dangkal tersirkulasi yang mengandung nutrisi sesuai kebutuhan tanaman. Beberapa syarat untuk membuat selapis nutrisi antara lain : kemiringan talang tempat mengalirnya larutan nutrisi ke bawah benar-benar seragam, kecepatan aliran nutrisi masuk tidak boleh terlalu cepat dipertimbangkan dengan kemiringan talang, lebar talang memadai untuk menghindari terbendungnya aliran nutrisi oleh kumpulan akar, dasar talang harus rata dan tidak melengkung untuk mencapai kedalaman larutan nutrisi yang disyaratkan (Chadirin, 2006).

Prinsip dasar dalam sistem NFT merupakan suatu keuntungan dalam pertanian konvensional. Artinya, pada kondisi air berlebihan (lahan yang digenangi), jumlah oksigen di perakaran menjadi berkurang. Namun, pada

sistem NFT yang nutrisinya hanya selapis menyebabkan ketersediaan nutrisi dan oksigen pada akar selalu berlimpah (Untung, 2001 dalam Budhi 2004).

Menurut Cooper (1982), temperatur daerah perakaran tanaman pada sistem NFT dapat dikontrol karena temperatur air yang bersirkulasi dapat dikontrol.

2.6PRINSIP-PRINSIP PINDAH PANAS

Panas dapat didefinisikan sebagai suatu bentuk energi yang dapat dipindahkan dari satu sistem ke sistem yang lain sebagai akibat dari perbedaan suhu. Suatu analisis yang berkaitan dengan penentuan nilai perpindahan energi tersebut dinamakan perpindahan panas. Energi berupa panas selalu berpindah dari medium bersuhu tinggi ke medium bersuhu rendah dan proses tersebut akan berhenti ketika kedua medium mencapai suhu yang sama.

Secara umum, perpindahan panas dapat terjadi melalui tiga cara yang berbeda, yaitu konduksi, konveksi, dan radiasi.

1. Konduksi

Konduksi adalah suatu proses dimana panas mengalir dari daerah yang bersuhu tinggi ke daerah yang bersuhu rendah di dalam satu medium (padat, cair, atau gas) atau antara medium-medium yang berlainan yang bersinggungan secara langsung.

Laju aliran panas secara konduksi (qk) dalam suatu bahan dapat dinyatakan

dalam persamaan :

(1)

Dimana: k = Konduktivitas termal bahan (W/m/K) A = Luas penampang area (m2)

∂T/∂x = Gradien suhu pada penampang A (K/m) 2. Konveksi

Konveksi adalah suatu bentuk perpindahan energi antara permukaan yang solid dengan cairan atau gas yang bergerak serta bersinggungan secara langsung, dan merupakan efek gabungan dari

xTkA

q−=∂∂

x T kA q_k

∂ ∂ − =

konduksi dan gerakan fluida. Semakin cepat gerakan fluida, makin besar pindah panas konveksi yang terjadi. Apabila pergerakan fluida terjadi sebagai akibat dari perbedaan kerapatan yang disebabkan oleh perbedaan temperatur maka disebut konveksi bebas. Apabila pergerakan fluida disebabkan karena adanya gaya gerak dari luar (pompa atau kipas) maka disebut konveksi paksa.

Laju aliran panas secara konveksi (qc) dapat dihitung melalui persamaan :

(2) dimana : hc = Koefisien konveksi (W/m2/K)

ΔT = Beda antara suhu permukaan dan suhu fluida

Koefisien pindah panas (hc) dipengaruhi oleh laju aliran fluida, massa jenis, dan kekentalan fluida (karena mempengaruhi profil kecepatan yang terjadi), dan konduktivitas panas fluida yang bersangkutan (karena perpindahan panas pada permukaan dinding adalah proses konduksi). Nilai hc dapat dihitung dengan persamaan,

(3)

Dimana : Nu (bilangan Nusselt) = (4)

Re (bilangan Reynolds) = (5)

Pr (bilangan Prandtl) = (6) c, n, dan m = tetapan

3. Radiasi

Radiasi merupakan perpindahan panas melalui gelombang elektromagnetik, sehingga media perpindahan tersebut tidak mengalami pemanasan. Transfer energi pada radiasi tidak memerlukan medium perantara. Pada radiasi, panas mengalir dari benda bersuhu tinggi ke benda bersuhu rendah bila benda-benda itu terpisah di dalam ruang, bahkan bila terdapat ruang hampa diantara benda-benda tersebut.

m n

c

Nu= Re Pr

k D hc

μ ν ρD

k Cp

μ

T A h qc = c Δ

Laju aliran panas dengan cara radisi (qr) pada suatu permukaan dengan

terdapat lapisan gas (udara) dapat dinyatakan dalam persamaan : (7)

dimana : σ = Konstanta Stefan – Boltzmann (5.67 x 10-8 W/m2.K4) ε = Emisivitas permukaan, nilai 0 ≤ε≤ 1

As = Luas permukaan benda (m2)

Ts = Temperatur permukaan benda

Tsur = Temperatur permukaan udara

Untuk konveksi mantap, persamaan 1 dan 3 tersebut dapat digabungkan sepanjang aliran panas yang konstan untuk mendapatkan persamaan sebagai berikut :

(8)

dimana : U = koefisien overall konduksi termal (W/m2/K)

Koefisien pindah panas menyeluruh (U) menyatakan jumlah panas yang dapat dipindahkan dari salah satu zat alir ke zat alir lainnya jika terjadi perbedaan suhu melalui luasan sekat dan nilainya berbanding terbalik dengan tahanan termal (R), yaitu U = 1/R. Nilai U sudah mencakup sifat pemindahan panas bahan sekat (konduksi) dan sifat aliran pada kedua zat alir (konveksi). Tahanan termal (R) berbanding lurus dengan rata-rata panjang aliran panas dan berbanding terbalik terhadap konduktivitas (k).

2.7ARTIFICIAL NEURAL NETWORK (ANN)

Artificial Neural Network (ANN) merupakan sebuah sistem pemroses informasi yang mempunyai karakteristik dasar menyerupai jaringan syaraf biologis. Sebagai suatu teknologi komputasi, ANN merupakan suatu teknik pemrosesan informasi yang menggunakan model kuantitatif. Syaraf biologis mengilhami terciptanya suatu proses komputasi yang identik dengan kerja neuron dalam sistem syaraf manusia. Seperti halnya jaringan syaraf biologis, model matematik ANN menghubungkan sejumlah masukan dan keluaran suatu sistem secara adaptif yang diorganisasikan dalam lapisan elemen

(

4 4

)

sur s s

r A T T

q =ε σ −

T A U

pemroses (neuron) seperti layaknya hubungan antar neuron syaraf biologis (Lanny, 2007).

Berdasarkan arsitektur keterhubungan antar neuron, ANN dapat dibedakan menjadi 2 yaitu single layer feedforward dan multilayer feedforward. Single-layer feedforward hanya mempunyai sebuah input Single-layer dan sebuah output layer. Multilayer feedforward akan lebih mampu menyelesaikan persoalan dengan tingkat kesulitan yang tinggi dibandingkan single-layer feedforward. Multilayer feedforward dan Backpropagation terdiri dari 3 layer yaitu input layer, hidden layer dan output layer (Rudi, 2006).

Pada persoalan klasterisasi, misal penggolongan suatu pola masukan atau vektor masukan sering dapat dilakukan dengan mempelajari karakteristik sejumlah pola masukan sebelumnya, tanpa harus mengetahui kepastian keterkaitan antara pola masukan dengan golongan yang bersesuaian. ANN akan menggolongkan suatu pola masukan ini dengan golongan yang ada, tanpa menghitung derajat kemiripan yang tinggi. Dalam kasus ini pembelajaran tanpa pengarahan sudah dapat menyelesaikan persoalan ini.

Algoritma pembelajaran ANN Backpropagation bisa diuraikan seperti berikut :

1. Inisialisasi Pembobot (Weight)

Pembobot awal pada ANN diberi nilai secara acak. Nilai acak ini biasanya berkisar -1 – 1 atau 0 – 1.

2. Perhitungan nilai aktivasi

Perhitungan feedforward dimulai dengan menjumlahkan hasil perkalian input xi dengan pembobot vij seperti pada Gambar 1. Kemudian

menghasilkan Hj yang merupakan nilai input ke fungsi aktivasi hidden

layer. Output yj pada hidden layer unit j merupakan hasil fungsi aktivasi f

dengan masukan Hj. Hal ini telah diformulasikan ke dalam persamaan

berikut :

(9)

(10)

i i

ijx

v Hj =

∑

( )

j

j f H

Nilai input pada hidden layer kemudian dikalikan dengan pembobot wkj

dan menghasilkan nilai Ik yang merupakan nilai input fungsi aktivasi

output layer. Nilai output zk pada output layer dihitung dengan

menggunakan fungsi aktivasi f dengan masukan Ik. Hal ini telah

diformulasikan pada persamaan berikut :

(11)

(12) Fungsi aktivasi yang digunakan berupa fungsi sigmoid seperti berikut :

(13)

Gambar 1. Arsitektur Multilayers Feedforward Neural Networks

3. Pelatihan (pengkoreksian) nilai pebobot

Pelatihan nilai pembobot pada ANN dilakukan dengan mengurangi atau menurunkan total error sistem untuk semua data melalui koreksi

j j

kj

k w y

I =

∑

( )

k

k f I

z =

( )

_x

e x

f _−β

+ =

1 1

X1

X2

X3

Xn - 1

Xn

Vji

H1

y1 Wkj

I1

Im

Z1

Z2

Hh yh

(adjustment) pembobot. Rata-rata total error sistem merupakan total error output untuk semua pasang data training yang dapat ditulis sebagai berikut :

(14)

Pada pembelajaran delta rule ini prosedur koreksi pembobot adalah pengupdate/adjust pembobot sebanding dengan pengurangan error relatif terhadap perubahan pembobot yang sering disebut sebagai Gradient Descent Method. Koreksi pembobot dapat ditulis sebagai berikut :

(15) dimana η adalah laju pembelajaran (konstanta yang nilainya 0 < η < 1) Laju pembelajaran (learning rate) menentukan kecepatan pelatihan sampai sistem mencapai keadaan optimal.

Proses perhitungan pembobot antara output layer dan hidden layer dilakukan dengan persamaan berikut :

(16) dan pembobot antara hidden layer dan input layer dilakukan dengan persamaan berikut :

(17) Untuk mempercepat konvergen, ditambahkan inersia atau momentum, yaitu dengan menambahkan pengkoreksi pembobot sebelumnya ke pengkoreksi pembobot sekarang.

4. Pengulangan (iterasi)

Keseluruhan proses ini dilakukan pada setiap contoh dan setiap iterasi. proses pemberian contoh pasangan input dan output, perhitungan nilai aktivasi dan perubahan nilai pembobot dilakukan terus-menerus sampai didapatkan nilai pembobot dengan nilai total error sistem mencapai minimum global.

Kinerja jaringan dapat dinilai berdasarkan RMSE (Root Mean Square Error) pada proses generalisasi terhadap contoh data input-output

∑

= = p p p tot E p E 1 1

(

s

)

E W

( )

s

W + = ∂ p ∂

Δ 1 η /

( )

+1

Δ +

=w w t

w kj

old kj new kj

( )

+1

Δ +

=v v t

baru, nilai RMS error sesuai dengan persamaan berikut (Fu, 1994 dalam Zulaedah, 2005):

(18) Dimana :

p = nilai prediksi jaringan

a = nilai target yang diberikan pada jaringan n = jumlah contoh pada data set validasi

Pelatihan ANN dengan backpropagation dilakukan terus-menrus sehingga nilai galat minimum global minimum tercapai. Setelah ANN terlatih untuk memecahkan suatu masalah, kemudian harus dilakukan validasi yang merupakan proses pengujian kinerja jaringan terhadap contoh yang belum diberikan selama proses pelatihan. Proses validasi dilakukan dengan memberikan suatu set data contoh input-output yang hampir sama dengan contoh data yang diberikan pada proses pelatihan.

(

)

∑

−

= p a n

III. METODOLOGI PENELITIAN 3.2. WAKTU DAN TEMPAT

Waktu pelaksanaan penelitian pada bulan April – Juni 2007. Tempat pelaksanaan penelitian di Laboratorium Lapang Leuwikopo, IPB, Darmaga, Bogor.

Gambar 2. Greenhouse tempat penelitian

3.2. BAHAN DAN ALAT Bahan

Bahan yang digunakan, antara lain : a. Benih tanaman tomat

b. Pupuk A & B mix (Vertimix) sebagai bahan larutan nutrisi yang digunakan mengandung KH2PO4, KNO3, Ca(NO3)2, MgSO4, H3BO3,

MnCl2.4H2O, ZnSO4.7H2O, CuSO4.5H2O, H2MoO4.H2O dan Fe.EDTA.

c. Media semai (green leaf) Alat

Peralatan yang digunakan, yaitu :

1. Rumah Kaca atau greenhouse model single-span dengan luas 48 m2. Konstruksi rumah kaca terbuat dari bahan besi sebagai rangka. Lantai greenhouse terbuat dari bahan semen dan atap terbuat dari bahan polyethilene.

2. Bedeng tanaman dan penyangga bedeng

Bedeng tanaman terbuat dari kayu yang dilapisi dengan mulsa plastik berukuran 40 x 1000 cm. Bedeng berfungsi sebagai tempat untuk mengalirkan larutan nutrisi untuk disalurkan ke tanaman melalui akar tanaman. Penyangga bedeng terbuat dari bambu dengan kemiringan 5 %.

Gambar 3. Bedeng tanaman sepanjang 10 m.

3. Hybrid recorder dan termokopel

Termokopel berfungsi untuk mengukur suhu larutan nutrisi, dinding pada bedeng, dan suhu udara dalam serta luar greenhouse. Tipe termokopel yang digunakan adalah tipe CC. Hybrid recorder merk Yokogawa type HR2300 berfungsi untuk mencetak hasil pengukuran termokopel.

Gambar 4. Hybrid Recorder merk Yokogawa type HR2300 4. Pyranometer

Pyranometer digunakan untuk mengukur besarnya radiasi matahari (W/m2) di dalam dan di luar greenhouse. Pyranometer yang digunakan terdiri dari 2 macam, yaitu pyranometer model MS-42 dengan sensitivitas 5.0 mV/Cal/m2/min dan pyranometer model MS-401 dengan sensitivitas 7.0 mV/KW/m2.

5. Weather Station, Translator, dan komputer.

Weather station digunakan untuk mengukur parameter lingkungan di sekitar greenhouse untuk mengetahui kondisi lingkungan pada hari pengukuran. Translator berfungsi untuk menterjemahkan nilai-nilai yang terekam pada weather station sehingga dapat diproses ke dalam komputer.

6. Termometer bola basah dan bola kering

Kelembaban udara di dalam greenhouse diukur dengan menggunakan termometer bola basah dan kering dengan ketinggian rata-rata 1.45 m dari permukaan lantai. Nilai kelembaban udara diperoleh dengan membaca pshycrometric chart.

3.3. METODE PENELITIAN 1. Persiapan

Kegiatan persiapan meliputi kegiatan-kegiatan mempersiapkan alat dan bahan yang dibutuhkan.

2. Penyiapan penanaman dan persemaian

Penyiapan penanaman meliputi kegiatan penempatan bedeng, mengatur debit larutan nutrisi, dan mempersiapkan sirkulasi larutan nutrisi. Kegiatan penyemaian meliputi persiapan tempat persemaian berupa tray, persiapan benih tomat yang akan disemai. Benih direndam terlebih dahulu di air hangat sebelum ditanam dalam tray dengan menggunakan media tanam co co peat. Penyemaian benih dilakukan pada tempat yang lembab (kurang lebih 85%) dan terlindung dari sinar matahari.

3. Pembuatan larutan stok nutrisi

Pembuatan larutan nutrisi dilakukan dengan cara melarutkan pupuk nutrisi yang mengandung bahan-bahan mineral ke dalam air sesuai dengan dosis yang dibutuhkan tanaman. Pupuk nutrisi yang digunakan merupakan pupuk A & B mix yang siap pakai. Untuk membuat larutan stok dalam 45 liter air besarnya tertera pada Tabel 2.

Tabel 1. Banyaknya bahan mineral (gram) yang harus dilarutkan dalam 45 liter air untuk menghasilkan larutan stok.

Substansi Formula Berat (gram) Larutan Calcium Nitrate

EDTA iron

Ca(NO3)2.4H2O

[CH2.N(CH2.COO)2]2FeNa

10030

790 Stok A Potassium dihydrogen phospate Potassium nitrate Magnesium sulphate Manganous sulphate Boric acid Copper sulphate Ammonium molybdate Zinc sulphate

KH2PO4

KNO3

MgSO4.7H2O

MnSO4.4H2O

H3BO3

CuSO4.5H2O

(NH4)6Mo7O24.4H2O

ZnSO4.7H2O

2630 5830 5130 61 17 3.9 3.7 4.4 Stok B

4. Pemeliharaan

Benih tomat disemai pada media tanam co co peat. Benih dijaga dalam lingkungan yang lembab dan terhindar dari cahaya langsung agar proses perkecambahan berlangsung baik. Setelah pada tanaman mulai muncul daun sejati, tanaman dipindahkan ke dalam polybag kecil dengan media tanam arang sekam. Setelah tanaman mempunyai akar yang cukup kuat (kurang lebih 1 bulan), tanaman dapat dipindahkan ke bedeng tanaman yang telah dialiri larutan nutrisi.

5. Pengukuran dan pengolahan data

Pengamatan dan pengambilan data dilakukan setelah tanaman dipindahkan ke bedeng tanaman. Pengamatan parameter lingkungan mencakup lingkungan luar dan dalam greenhouse. Data parameter lingkungan yang diambil yaitu suhu udara di luar dan di dalam greenhouse, suhu larutan nutrisi yang diukur setiap 3.33 m dari hulu hingga hilir, kelembaban udara di dalam dan di luar greenhouse, dan radiasi matahari di luar greenhouse. Pengukuran suhu dan radiasi matahari dilakukan secara bersamaan setiap 10 menit sekali pada tiga tahap pertumbuhan yang berbeda.

Pengukuran suhu lingkungan rumah kaca menggunakan termokopel yang diletakkan pada tiga tempat yang berbeda dengan ketinggian rata-rata 1.65 m dari permukaan lantai. Suhu udara di luar greenhouse diukur dengan menggunakan termokopel dengan ketinggian 3.16 m dari permukaan tanah. Pengukuran radiasi matahari dengan menggunakan weather station dan pyranometer.

Hasil pengukuran yang telah diolah akan memberikan gambaran tentang perubahan dan pengaruh suhu lingkungan rumah kaca serta radiasi matahari terhadap selisih temperatur hulu-hilir larutan nutrisi pada stiap tahap pertumbuhan tanaman tomat. skema penampang aliran larutan dalam bedeng ditunjukkan seperti Gambar 5.

Dimana : a = Lapisan styrofoam b = Lapisan udara

c = Lapisan larutan nutrisi d = Lapisan kayu

Gambar 5. Penampang aliran larutan nutrisi pada bedeng

Untuk mengetahui temperatur hilir, dapat dievaluasi menggunakan persamaan-persamaan pindah panas yang ada. Sesuai dengan hukum pertama termodinamika, kesetimbangan panas pada sistem NFT secara sederhana dapat dituliskan sebagai berikut :

(19)

Persamaan tersebut kemudian dapat dikembangkan pada masing-masing komponen pada bedeng tanaman dengan menerapkan prinsip konduksi dan konveksi.

(20)

Koefisien overall konduksi termal (U) pada masing-masing komponen dapat dijelaskan dengan persamaan seperti berikut :

(21)

(22)

Dimana : hst = koefisien konveksi antara styrofoam dan air

Qstored Qout

Qin− =

st st st st h k L U 1 1 + = b b b b h k L U 1 1 + =

a

b

c

d

(

Thilir Thulu

)

AstUst

(

Tst Tair

)

AbUb

(

Tb Tair

)

Cp

hb = koefisien konveksi dinding pipa terhadap fluida

Asumsi-asumsi yang diterapkan pada persamaan pindah panas tersebut sebagai berikut :

a. Larutan nutrisi dan air mempunyai sifat-sifat fisik yang sama b. Temperatur air (Tair) = (temperatur hulu + temperatur hilir) / 2

c. Tidak ada perpindahan panas pada dasar bedeng d. Antara styrofoam dan air tidak terdapat ruang udara

Koefisien konveksi antara styrofoam dan air (hst) diperoleh dengan

persamaan :

(23)

Selanjutnya besarnya Nusselt number (Nu) dapat diperoleh dengan mengacu pada jenis aliran dan bentuk pipa sehingga diperoleh persamaan-persamaan seperti pada tabel berikut:

Tabel 2. Ikhtisar persamaan-persamaan yang digunakan dalam perpindahan panas konveksi paksa di dalam saluran

Sistem Persamaan

Pipa panjang (L/Dh > 20) Aliran laminer (Re < 2100)

Nu = 1.86 (Re Pr Dh/L)0.33 (μb/μs)0.14 (24)

Pemanasan cairan μb/μs = 0.36 Pendinginan cairan μb/μs = 0.2 Pipa pendek

Aliran laminer

Nu = Re Pr Dh/(4L) Ln (1-(2.6(Pr0.167 (Re Pr Dh/L)0.5)))-1 (25) Pipa panjang

Aliran turbulen Nu = 0.023 Re

0.83

Pr0.33 (26) Pipa pendek

Aliran turbulen Nu = 0.023 (1+(Dh/L)

0.7

)Re0.8 Pr0.33 (27) Sumber : Kreith (1980) dalam Kuncoro (1998)

Besarnya koefisien konveksi dinding pipa terhadap fluida (hb)

dapat diperoleh dari persamaan (Giles, 1986):

DNu

k

hd=

Dh Nu k h_st =

(28) dimana : St = bilangan Stanton = Fr / 8

Faktor gesekan fluida terhadap dinding pipa (Fr) dapat diperoleh dari persamaan-persamaan berdasarkan jenis aliran seperti pada tabel berikut (Giles, 1986):

Tabel 3. Persamaan universal untuk memperoleh faktor gesekan fluida terhadap dinding pipa (Fr).

Jenis aliran Fr

Laminer (Re < 2300) Fr = 64/Re (29) Turbulen (Re > 2300) Fr = 8 σ/ρ V2 (30)

Kalor yang disimpan dalam air selama mengalir dalam bedeng yaitu sebesar :

(31)

Suhu air yang mengalir pada bedeng diperoleh dari suhu rata-rata air di bagian hulu dan hilir. Error hasil pengukuran suhu air hilir merupakan selisih temperatur hilir hasil perhitungan dengan pengukuran.

6. Pengukuran faktor gesekan pada setiap tahap pertumbuhan

Perbedaan pertumbuhan akar tanaman pada bedeng dapat dievaluasi melalui perbedaan faktor gesekan aliran pada bedeng. Untuk mengetahui kondisi aliran pada bedeng, parameter berupa kecepatan aliran nutrisi yang berhubungan dengan aliran larutan nutrisi diukur pada setiap tahap pertumbuhan tanaman.

Faktor gesekan yang dipengaruhi oleh kecepatan aliran dapat dijelaskan melalui formula Chezy berikut :

(32)

Kecepatan fluida dapat dicari melalui persamaan V = Q/A, dimana Q adalah debit larutan (m3). Luas penampang (A) merupakan luas

= V ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛

= A_Lp

Fr g

V 8 θ

T Cp g T Cp m

Q= & Δ =ρ Δ

Cp V St h_b = ρ

penampang melintang aliran larutan nutrisi yang terukur pada debit aliran yang berbeda-beda.

7. Pengembangan Model ANN

Model ANN yang dikembangkan menggunakan algoritma back propagation dengan memakai bahasa pemrograman Delphi. Input layer yang digunakan terdiri dari 8 unit yaitu data radiasi matahari dalam greenhouse (W/m2), suhu udara dalam greenhouse (oC), kelembaban udara (%), umur tanaman, suhu styrofoam (oC), suhu permukaan bedeng (oC), dan suhu larutan nutrisi di bagian hulu (oC). Output layer terdiri dari 1 unit yaitu suhu larutan nutrisi di bagian hilir (oC).

Pendugaan suhu bagian hilir menggunakan model ANN dilakukan pada 3 tahap pertumbuhan tanaman, yaitu pada fase vegetatif, pembungaan, dan pembuahan. Proporsi jumlah data training dan validasi untuk ANN yang dikembangkan terdiri dari 70% data training dan 30% data validasi.

Proses validasi bertujuan untuk menguji kinerja ANN terhadap contoh data yang tidak pernah diberikan dalam training. Validasi dilakukan setelah mendapatkan nilai RMSE yang cukup kecil serta

dilakukan dengan menghitung Standard Error of Prediction (SEP), bias ( ), dan Coefficient of Variation (CV).

(33)

(34)

(35)

Dimana: Ya = nilai aktual dari pengukuran Yp = nilai prediksi oleh ANN n = jumlah data

d

(

)

∑

= − − = n i n Yp Ya SEP 1 2 1

(

)

∑

= − = n i n Yp Ya d 1 % 100 × = a Y SEP CV

= nilai rata-rata aktual pengukuran

Hasil validasi dinilai baik jika nilai SEP yang diperoleh dibawah 4.0, nilai bias mendekati nol, dan nilai CV berada dibawah 5%. Nilai bias yang negatif menunjukkan bahwa nilai prediksi suhu selalu lebih tinggi dibandingkan nilai aktual.

a Y

Gambar 6. Diagram alir menghitung temperatur hilir larutan nutrisi Kst, Kbd,

Tst, Tbd

Hst

Hbd

Ust = 1 / ( (Lst/Kst) + (1/hst) ) Ubd = 1 / ( (Lbd/Kbd) + (1/Kbd) )

T hilir dihitung berdasarkan persamaan 2

Kalor air = ρ Q Cp DT

T hilir, Kalor air DT = Thilir – Thulu Error = DT - DTU

Gambar 7. Diagram alir menghitung koefisien konveksi styrofoam-air (lanjutan) V, Thulu, w,

d, L

Interpolasi ρ, Cp, μ, k, Dh = (w d) / (w + 2d)

Re = ρ V Dh/μ Re < 2300

L/Dh < 20

L/Dh < 20

Tabel 1 Persamaan 26

Tabel 1 Persamaan 24

Tabel 1 Persamaan 25 Tabel 1

Persamaan 27

Y Y

Hst = k Nu/Dh Y

Gambar 8. Diagram alir menghitung koefisien konveksi bedeng-air (lanjutan) Re = ρ V Dh/μ

Re <2300

Fr = 8σ/ (ρ V2)

σ = ρ g hL Dh/2L

Fr = 64/Re

St = Fr/8

Hbd = St ρ V Cp

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

1. TEMPERATUR UDARA DI DALAM DAN DI LUAR GREENHOUSE

Berdasarkan data pengukuran yang diperoleh pada tanggal 17 Mei 2007 diketahui bahwa temperatur di dalam greenhouse selalu lebih tinggi dibandingkan temperatur di luar greenhouse. Radiasi matahari puncak terjadi pada pukul 12:00 hingga 14:00 dengan nilai mencapai 201.65 W/m2. Pada pukul 13:00 temperatur udara di dalam greenhouse mencapai 39.9oC dan temperatur udara di luar greenhouse mencapai 30.9oC .

Gambar 9. Grafik pengaruh radiasi matahari terhadap temperatur udara di dalam dan di luar greenhouse.

Semakin besar radiasi matahari yang masuk ke dalam greenhouse akan mengakibatkan semakin tingginya temperatur udara di dalam greenhouse. Hal inilah yang menyebabkan perbedaan besarnya temperatur di dalam dan di luar greenhouse. Radiasi gelombang pendek yang dipancarkan matahari diteruskan oleh plastik penutup kemudian diubah menjadi gelombang panjang. Gelombang panjang tersebut menyebabkan panas sensibel dan panas evaporasi yang tidak dapat keluar melalui plastik dan akhirnya terperangkap di

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

6:00 7:40 9:20 11:00 12:40 14:20 16:00 17:40 Pukul Su h u ( C ) 0 50 100 150 200 250 R a d M a ta ha ri i n ( W /m ^ 2 ) T out T in Rad Mat

mengakibatkan berkurangnya turbulensi udara dalam greenhouse sehingga pergantian massa dan energi di dalamnya menjadi lambat. Hal inilah yang mengakibatkan temperatur udara dalam greenhouse meningkat.

Besarnya perbedaan temperatur di dalam dan di luar greenhouse juga dipengaruhi oleh bahan penutup greenhouse. Bahan penutup yang terbuat dari plastik akan menghasilkan perbedaan temperatur yang lebih kecil dibandingkan yang terbuat dari bahan kaca. Kaca memiliki koefisien transmitivitas panas yang lebih kecil dibandingkan dengan plastik. Semakin kecil koefisien transmisivitas panas, maka semakin sulit bahan untuk melepaskan panas.

Gambar 10. Grafik hubungan antara temperatur udara dengan kelembaban udara dalam greenhouse.

Gambar 10 menunjukkan bahwa kelembaban udara berkorelasi negatif terhadap temperatur udara. Semakin tinggi temperatur udara menyebabkan semakin tingginya proses penguapan butir-butir air dalam udara sehingga kadar air dalam udara menjadi berkurang dan kelembaban udara semakin rendah.

0.0 5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0 35.0 40.0 45.0

6:00 7:40 9:20 11:00 12:40 14:20 16:00 17:40 Pukul

S

uhu

(

C

)

0 20 40 60 80 100 120

RH

(

%

)

T in T out RH

2. TEMPERATUR LARUTAN NUTRISI PADA BEDENG TANAMAN Temperatur larutan nutrisi tanggal 1 Juli 2007 seperti yang tertera pada Gambar 11 merupakan temperatur larutan nutrisi rata-rata pada bedeng sepanjang 10 m.

Gambar 11. Grafik radiasi matahari dan suhu dalam greenhouse terhadap suhu larutan nutrisi.

Radiasi matahari di dalam greenhouse juga berpengaruh terhadap temperatur larutan nutrisi karena energi panas yang ditimbulkan akan diserap oleh larutan nutrisi melalui proses pindah panas. Besarnya radiasi matahari berpengaruh terhadap kenaikan temperatur udara dalam greenhouse dan juga terhadap kenaikan temperatur larutan nutrisi dalam bedeng. Pada Gambar 11 dapat dilihat bahwa temperatur larutan nutrisi mengalami perubahan yang lebih lambat dibandingkan dengan temperatur udara dalam greenhouse karena kerapatan molekul larutan nutrisi (cair) lebih rapat dibandingkan udara (gas) sehingga perpindahan panas dari larutan ke lingkungan berlangsung lebih lama.

Berdasarkan grafik, temperatur larutan nutrisi pada siang hari dapat mencapai 35 - 36oC. Temperatur udara dalam greenhouse pada siang hari

0.0 5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0 35.0 40.0

6:00 7:40 9:20 11:00 12:40 14:20 16:00 17:40 Pukul Su h u ( C ) 0.0 50.0 100.0 150.0 200.0 250.0 300.0 350.0 R a d M a ta ha ri i n ( W /m ^ 2 ) T in T larutan Rad Mat

mencapai 36 – 37oC, lebih tinggi 1oC dibandingkan temperatur larutan nutrisi. Hal ini dapat disebabkan adanya faktor perbedaan fasa zat. Udara berupa gas sehingga jika terjadi perubahan pada lingkungan luar greenhouse, gas akan lebih cepat berubah dibandingkan zat cair. Larutan nutrisi sepanjang bedeng tertutup oleh lapisan styrofoam sehingga temperatur di dalamnya relatif lebih rendah dibandingkan temperatur lingkungan sekitar yang langsung memperoleh energi radiasi matahari.

Gambar 12. Grafik distribusi temperatur larutan nutrisi di sepanjang bedeng pada tiap tahap umur tanaman.

Grafik distribusi temperatur larutan nutrisi di sepanjang bedeng yang dapat dilihat pada Gambar 12, menunjukkan perubahan temperatur di sepanjang bedeng pada tiap tahap umur tanaman dengan kondisi lingkungan yang sama yaitu temperatur udara sebesar 33oC.

Temperatur larutan dari hulu hingga hilir mengalami kenaikan akibat pindah panas yang terjadi di sepanjang bedeng. Berdasarkan grafik terlihat bahwa temperatur larutan nutrisi pada tanaman berumur 46 hst relatif lebih rendah dibandingkan tanaman berumur 27 hst dan 9 hst. Hal ini disebabkan bedeng terlindung oleh daun tanaman yang semakin rimbun dengan

y1 = 0.0707x + 32.714 R2 _{= 0.9944} y2 = 0.04x + 32.667

R2 _{= 0.9231} y3 = 0.08x + 32.3

R2 _{= 0.8421}

32.0 32.2 32.4 32.6 32.8 33.0 33.2 33.4 33.6

0 5 10

Titik Pengukuran dari Hulu ke hilir (m)

Su

h

u

(

C

)

14 Mei 1 Juli 20 Juli Linear (14 Mei) Linear (1 Juli) Linear (20 Juli)

bertambahnya umur tanaman sehingga panas dari lingkungan yang menuju larutan nutrisi terhalang oleh dedaunan tersebut.

3. PENGARUH TEMPERATUR UDARA DALAM GREENHOUSE DAN RADIASI MATAHARI TERHADAP PERUBAHAN TEMPERATUR HULU-HILIR LARUTAN NUTRISI

Pengukuran temperatur larutan nutrisi menggunakan termokopel yang diletakkan di sepanjang bedeng dengan panjang 10 m. Ukuran bedeng yang panjang akan menyebabkan aliran larutan berjalan semakin lama sehingga makin banyak kalor yang akan diterima oleh larutan untuk menuju hilir.

Berdasarkan grafik pengaruh temperatur udara yang ditampilkan, menunjukkan bahwa temperatur udara dalam greenhouse berpengaruh terhadap perubahan temperatur larutan nutrisi di bagian hulu dan hilir di sepanjang bedeng. Pada selang temperatur udara 21.4 – 38.3oC, selang nilai temperatur larutan nutrisi hulu dan hilir dapat mencapai 1 – 4oC. Pada kondisi siang hari, temperatur larutan nutrisi akan meningkat hingga mencapai 1oC setelah melewati bedeng sepanjang 10 m dengan debit 4 liter/menit.

Gambar 13. Grafik pengaruh temperatur udara terhadap perbedaan temperatur hulu hilir larutan pada umur tanaman 11 hst.

15 20 25 30 35 40

6:00 7:40 9:20 11:00 12:40 14:20 16:00 17:40

Pukul

S

uhu (

C

)

T hilir T hulu T in

Gambar 14. Grafik pengaruh temperatur udara terhadap perbedaan temperatur larutan nutrisi di bagian hulu-hilir pada umur tanaman 28 hst.

Gambar 15. Grafik pengaruh temperatur udara terhadap perbedaan temperatur larutan nutrisi di bagian hulu-hilir pada umur tanaman 46 hst. 15

20 25 30 35 40

6:00 7:40 9:20 11:00 12:40 14:20 16:00 17:40 Pukul

S

uhu (

C

)

T hulu T hilir T in 2 Juli 2007

15 20 25 30 35 40

6:00 7:40 9:20 11:00 12:40 14:20 16:00 17:40

Pukul

S

uhu

(

C

)

T hulu T hilir T in

Pada ketiga grafik sebagian besar menunjukkan bahwa temperatur udara dalam greenhouse berpengaruh terhadap kenaikan beda temperatur hulu dan hilir. Akan tetapi, kondisi lingkungan dalam greenhouse merupakan suatu sistem terbuka dan tidak terkontrol dimana pengaruh lingkungan sangat besar sehingga temperatur lingkungan yang minimum tidak selalu menunjukkan nilai perubahan temperatur larutan nutrisi di bagian hulu dan hilir yang minimum pula.

Gambar 16. Grafik pengaruh radiasi matahari terhadap perbedaan temperatur hulu hilir larutan pada umur tanaman 9 hst.

10 15 20 25 30 35 40

6:00 7:40 9:20 11:00 12:40 14:20 16:00 17:40 Pukul

S

uhu (

C

)

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

R

a

d m

a

ta

ha

ri

(

W

/m

^

2

)

T hilir T hulu Rad mat

Gambar 17. Grafik pengaruh radiasi matahari terhadap perbedaan temperatur hulu hilir larutan pada umur tanaman 27 hst.

Gambar 18. Grafik pengaruh radiasi matahari terhadap perbedaan temperatur hulu hilir larutan pada umur tanaman 46 hst.

10 15 20 25 30 35 40 45

6:00 7:40 9:20 11:00 12:40 14:20 16:00 17:40 Pukul S u hu ( C ) 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 R a d m a ta ha ri ( W /m ^ 2 ) T hilir T hulu Rad mat 0 5 10 15 20 25 30 35 40

6:00 7:40 9:20 11:00 12:40 14:20 16:00 17:40 Pukul S uhu ( C ) 0 50 100 150 200 250 300 350 Ra d m a ta h a ri (W/ m ^ 2 ) T hilir T hulu Rad mat

Berdasarkan hasil pengukuran yang ditampilkan pada ketiga grafik dapat diketahui bahwa pada selang nilai radiasi matahari sebesar 0 – 288.6 W/m2 besarnya kenaikan perbedaan temperatur hulu dan hilir mencapai 1 – 1.5oC. Pada kondisi siang hari, temperatur larutan nutrisi akan meningkat hingga mencapai 1oC seiring dengan peningkatan radiasi matahari.

Radiasi matahari sangat berpengaruh terhadap besarnya perubahan temperatur lingkungan yang juga akan mempengaruhi besarnya selisih temperatur hulu dan hilir. Akan tetapi pengaruh radiasi matahari tidak selalu berpengaruh terhadap kenaikan temperatur lingkungan dan juga temperatur larutan nutrisi karena radiasi matahari merupakan faktor lingkungan yang lebih bersifat fluktuatif. Faktor yang menyebabkan radiasi matahari lebih fluktuatif adalah angin dan awan.

4. FAKTOR GESEKAN PADA ALIRAN LARUTAN NUTRISI

Beda pertumbuhan pada akar tanaman dapat dilihat berdasarkan perbedaan besarnya faktor gesekan pada aliran larutan nutrisi di sepanjang bedeng. Semakin besar tanaman maka akar tanaman akan tumbuh dan berkembang semakin banyak sehingga laju aliran akan semakin lambat karena terhambat oleh akar tanaman. Hal ini akan mempengaruhi temperatur larutan nutrisi karena semakin lama larutan nutrisi mengalir karena terhambat oleh akar tanaman maka larutan nutrisi akan semakin banyak menyerap panas dari lingkungan. Faktor gesekan sangat dipengaruhi oleh kecepatan aliran. Gambar 19 menunjukkan hubungan antara kecepatan aliran dengan besarnya faktor gesekan.

Gambar 19. Grafik hubungan kecepatan aliran dengan besarnya faktor gesekan pada umur tanaman 60 hst.

Berdasarkan grafik dapat dilihat bahwa semakin tinggi kecepatan aliran larutan maka semakin kecil faktor gesekan yang terjadi antara fluida dengan lapisan bedeng. Semakin lambat kecepatan aliran maka aliran larutan nutrisi akan semakin terhambat pada akar tanaman sehingga gesekan semakin banyak terjadi. Laju aliran dan kedalaman aliran larutan digunakan untuk menghitung besarnya faktor gesekan pada aliran larutan nutrisi.

5. PREDIKSI TEMPERATUR HILIR BERDASARKAN PERSAMAAN

PINDAH PANAS

Kondisi lingkungan yang tidak terkontrol dapat menyebabkan perubahan yang fluktuatif terhadap parameter lingkungan seperti radiasi matahari dan temperatur udara. Prediksi temperatur hilir dilakukan untuk mengatasi kondisi

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2

Kecepatan larutan (m/det)

Fr

ic

tion F

a

c

82

101 27.588 27.6 127 34.578 34.3

102 27.699 27.5 128 34.815 34.9

103 27.4 27.5 129 34.793 34.9

104 27.355 27.4 130 34.962 35

105 27.223 27.4 131 35.176 35.2

106 27.49 27.5 132 35.09 35.2

107 27.452 27.4 133 35.318 35.5

108 27.565 27.7 134 35.319 35.5

109 27.522 27.8 135 35.527 35.5

110 27.868 27.9 136 35.401 35.6

111 28.447 28.3 137 35.469 35.4

112 28.831 28.7 138 35.072 35.3

113 29.712 29.7 139 34.996 35.2

114 30.25 30.2 140 34.498 34.6

115 31.725 31.7 141 34.449 34.4

116 32.117 32.2 142 34.207 34.3

117 32.498 32.5 143 33.136 33.9

118 32.926 32.7 144 33.877 33.7

119 33.122 33.2 145 33.533 33.4

120 33.605 33.5 146 33.204 33.1

121 33.842 33.8 147 33.062 32.8

122 34.011 34 148 32.755 32.7

123 34.414 34.1 149 32.206 32.3

124 34.17 34.2 150 32.037 32.1

125 34.226 34.2 151 31.848 31.8

Lampiran 18. Hasil validasi fase pembuahan

No Hasil duga ANN Hasil ukur No Hasil duga ANN Hasil Ukur

1 25.565 27.2 35 33.681 33.6

2 28.22 27.6 36 33.402 33.5

3 28.21 28 37 33.128 33.2

4 28.893 28.9 38 34.155 34

5 29.918 29.9 39 33.91 33.8

6 30.295 30.3 40 33.622 33.7

7 30.962 31 41 33.871 33.9

8 31.683 31.6 42 33.564 33.5

9 32.157 32 43 32.089 32.4

10 32.427 32.5 44 31.348 31.5

11 32.91 32.7 45 27.781 28

12 33.361 33.2 46 33.196 33.1

13 33.722 33.5 47 27.582 27.6

14 34.369 34.3 48 28.128 28.1

15 34.064 34.1 49 29.391 29.2

16 33.902 34 50 30.899 30.6

17 33.996 33.9 51 31.187 31.2

18 33.602 33.8 52 32.412 32.4

19 33.743 33.6 53 32.972 32.8

20 32.883 32.9 54 33.43 33.3

21 32.122 32.3 55 33.968 33.9

22 33.867 33.6 56 33.938 34.2

23 33.66 33.7 57 34.203 34.3

24 27.736 27.8 58 34.747 34.5

25 27.923 28.2 59 34.455 34.7

26 28.704 28.7 60 34.723 34.8

27 29.436 29.6 61 35.12 35.2

28 30.615 30.6 62 34.725 34.9

29 31.723 31.6 63 33.924 33.9

30 32.593 32.6 64 33.65 33.6

31 32.952 33.1 65 33 33

32 33.203 33.3 66 32.547 32.4

33 33.401 33.5 67 32.144 32.2

84

Lampiran 19. Hasil prediksi temperatur hilir tanggal 3 Juli 2007

15 Mei 2007 3 Juli 2007 22 Juli 2007

No

Hasil Duga Hasil Ukur Hasil Duga Hasil Ukur Hasil Duga Hasil Ukur

1 29.7 29.9 28.5 29 27.5 27.6

2 29.7 29.9 28.5 28.8 27.7 27.5

3 29.7 29.9 28.4 28.9 27.4 27.5

4 29.6 29.6 28.3 29 27.3 27.4

5 29.5 30.0 28.4 28.9 27.3 27.4

6 29.3 29.6 28.4 29 27.3 27.5

7 29.5 30.0 28.6 28.9 27.4 27.4

8 29.4 29.5 28.7 28.9 27.5 27.6

9 29.7 29.7 28.7 28.9 27.7 27.7

10 29.7 29.9 28.7 29.2 27.8 27.8

11 29.7 29.5 28.9 29.1 28.0 27.9

12 29.8 29.6 29.4 29.6 28.1 28.1

13 29.6 29.4 29.8 29.8 28.4 28.3

14 29.1 28.5 30.1 30.3 28.8 28.7

15 30.8 29.8 30.5 30.8 29.3 29.2

16 31.2 30.0 30.9 31.2 29.6 29.7

17 32.0 31.2 31.3 31.4 30.1 30.2

18 32.3 32.0 31.6 31.9 30.7 30.6

19 32.7 32.7 31.9 32.3 31.0 31.2

20 33.1 33.0 32.1 32.2 31.6 31.7

21 33.3 33.3 32.3 32.5 31.9 32.2

22 33.4 33.4 32.5 32.7 32.1 32.4

23 33.5 33.6 32.8 33.2 32.2 32.5

24 33.7 33.7 33.3 33.1 32.5 32.7

25 34.0 34.0 33.2 33.6 32.5 32.8

26 34.2 34.2 33.6 33.7 32.9 33.2

27 34.1 34.2 33.8 33.9 33.0 33.3

28 34.4 34.4 34.1 34 33.3 33.5

29 34.6 34.5 34.0 34.1 33.5 33.8

30 34.7 34.9 34.2 34.5 33.7 34

31 34.6 34.9 34.7 35 33.8 33.9

32 34.7 34.8 35.2 35.2 33.9 34.1

33 34.7 35.0 35.2 35.5 34.0 34.2

34 34.6 35.1 35.3 35.8 33.9 34.2

35 34.8 35.2 35.5 35.8 34.0 34.2

36 35.4 35.5 35.4 36.1 34.0 34.3

37 35.6 35.6 35.8 36.3 34.2 34.3

38 35.8 35.8 35.8 36.2 34.3 34.3

39 35.9 36.1 35.9 36.5 34.3 34.5

40 36.2 36.4 36.0 36.2 34.5 34.7

41 36.0 36.2 36.1 36.2 34.6 34.9

42 36.1 36.1 36.1 36.4 34.4 34.8

43 36.7 36.7 36.1 36.4 34.6 34.9

44 36.5 36.6 36.1 36.6 34.8 35

45 36.6 36.7 36.3 36.6 34.9 35.2

46 36.5 36.7 36.2 36.8 35.1 35.2

47 36.5 36.7 36.3 36.6 35.0 35.2

48 36.5 36.6 36.2 36.5 35.3 35.5

49 36.6 36.6 36.2 36.7 35.3 35.5

50 36.6 36.8 36.3 36.6 35.6 35.5

51 36.1 36.7 36.3 36.6 35.4 35.6

52 37.4 36.7 36.1 36.5 35.3 35.4

53 36.3 36.9 36.1 36.5 35.1 35.3

54 35.9 36.9 35.8 36.4 35.1 35.3

56 36.8 36.7 35.5 36 34.6 34.9

57 37.6 36.7 35.7 35.8 34.3 34.6

58 36.4 36.5 35.2 36 34.3 34.4

59 36.2 36.4 35.1 35.7 34.0 34.3

60 35.6 36.2 35.1 35.3 33.7 33.9

61 35.5 36.3 34.6 35.1 32.7 33.9

62 35.3 36.1 33.8 33.8 33.7 33.7

63 34.6 36.0 29.9 29.9 33.4 33.6

64 34.9 35.8 30.1 30.3 33.3 33.4

65 34.7 35.8 30.4 30.7 33.0 33.1

66 34.3 35.5 30.6 30.8 32.8 33

67 34.3 35.3 30.8 31.2 32.9 32.8

68 34.3 35.1 31.0 31.3 32.6 32.7

69 33.7 35.0 31.0 31.6 32.4 32.4

70 33.9 34.8 31.4 31.4 32.1 32.3

71 33.8 34.8 31.4 31.7 32.0 32.2

72 33.6 34.8 31.5 31.8 31.9 32.1

86

Lampiran 20. Program untuk menentukan temperatur hilir Dim h, Vst, kt, Mut, Cpt, Prt As Single

Dim Re, Dh, V, Pi, Nu, Fr, Ln(1000) As Single Dim Hb, Hst, ka, R, S, Thilir As Single

Private Sub Command1_Click() Ts = Text11.Text

Tb = Text12.Text h = Text1.Text If 20 < h <= 25 Then

Vst = (997.1 - (((25 - h) / (5)) * (997.1 - 998.1))) kt = (0.606 - (((25 - h) / (5)) * (0.606 - 0.597)))

Mut = ((880.637 * (0.00001)) - (((25 - h) / (5)) * ((880.637 * (0.00001)) - (993.414 * (0.00001)))))

Cpt = (4178 - (((25 - h) / (5)) * (4178 - 4182))) Prt = (6.1 - (((25 - h) / (5)) * (6.1 - 7)))

End If

If 25 < h <= 30 Then

Vst = (995.7 - (((30 - h) / (5)) * (995.7 - 997.1))) kt = (0.615 - (((30 - h) / (5)) * (0.615 - 0.606)))

Mut = ((792.377 * (0.00001)) - (((30 - h) / (5)) * ((792.377 * (0.00001)) - (880.637 * (0.00001)))))

Cpt = (4176 - (((30 - h) / (5)) * (4176 - 4178))) Prt = (5.4 - (((30 - h) / (5)) * (5.4 - 6.1))) End If

If 30 < h <= 35 Then

Vst = (994.1 - (((35 - h) / (5)) * (994.1 - 995.7))) kt = (0.624 - (((35 - h) / (5)) * (0.624 - 0.615)))

Mut = ((719.808 * (0.00001)) - (((35 - h) / (5)) * ((719.808 * (0.00001)) - (792.377 * (0.00001)))))

Cpt = (4175 - (((35 - h) / (5)) * (4175 - 4176))) Prt = (4.8 - (((35 - h) / (5)) * (4.8 - 5.4))) End If

If 35 < h <= 40 Then

Vst = (992.2 - (((40 - h) / (5)) * (992.2 - 994.1))) kt = (0.633 - (((40 - h) / (5)) * (0.633 - 0.624)))

Mut = ((658.026 * (0.00001)) - (((40 - h) / (5)) * ((658.026 * (0.00001)) - (719.808 * (0.00001)))))

Cpt = (4175 - (((40 - h) / (5)) * (4175 - 4175))) Prt = (4.3 - (((40 - h) / (5)) * (4.3 - 4.8))) End If

Text2.Text = Vst Text3.Text = kt Text4.Text = Mut Text5.Text = Cpt Text6.Text = Prt w = 0.17 Lbdg = 10

deb = 0.000067 d = 0.002 He = 5 Kst = 0.039 Kb = 0.12 lb = 0.02 lst = 0.01

Dh = (2 * w * d) / (w + d) V = deb / (w * d)

Re = ((Vst * V * Dh) / Mut) If Re < 2300 Then

Pi = Lbdg / Dh If Pi < 20 Then

Nu = (Re * Prt * Dh) / ((4 * Lbdg) * Ln(1 - (2.6 / (Pr ^ 0.167 * (Re * Prt * Dh / Lbdg) ^ 0.5))) ^ -1)

Else

Nu = 1.86 * (((Re * Prt * Dh) / Lbdg) ^ 0.33) * (0.36 ^ 0.14) End If

Fr = 64 / Re

ElseIf Re >= 2300 Then If Pi < 20 Then

Nu = 0.023 * (1 + ((Dh / Lbdg) ^ 0.7)) * (Re ^ 0.8) * (Prt ^ 0.33) Else

Nu = 0.023 * (Re ^ 0.83) * (Prt ^ 0.33) End If

Fr = ( 8 * 9.81 * Dh * He ) / (V ^ 2 * Lbdg)) End If

St = Fr / 8

Hst = kt * (Nu / Dh) Hb = St * Vst * V * Cpt Rb = (lb / Kb) + (1 / Hb) Rst = (lst / Kst) + (1 / Hst) Ub = 1 / Rb

Ust = 1 / Rst Ma = Vst * deb ka = Ma * Cpt R = Lbdg * w * Ust S = d * Lbdg * Ub

Thilir = (h * (ka - (R / 2) - S) + (R * Ts) + (2 * S * Tb)) / (ka + (R / 2) + S) Text7.Text = Re

Text8.Text = Hst Text9.Text = Hb Text10.Text = Thilir End Sub